2 CONTEXTE GEOGRAPHIQUE

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1 2 CONTEXTE GEOGRAPHIQUE 2.1 LOCALISATION GEOGRAPHIQUE Situé sur le Plateau suisse, entre les chaînes montagneuses du Jura et des Alpes, le lac de Neuchâtel forme, avec les lacs de Morat et de Bienne, le complexe dit des «lacs subjurassiens». Ces 3 lacs constituent, à plus large échelle, un ensemble paysager communément appelé «Pays des Trois Lacs» ou «Région des Trois Lacs». Le lac de Neuchâtel abrite, en rive sud et sur plus de hectares, le plus vaste complexe palustre riverain naturel de Suisse, cette rive se partageant entre les cantons de Vaud (VD), Fribourg (FR), Neuchâtel (NE) et Berne (BE). Figure 2.1 : Localisation de la Grande Cariçaie et des limites cantonales dans la Région des Trois Lacs 2.2 CLIMAT Climat national De par son altitude moyenne élevée et la présence des Alpes et du Jura, la Suisse bénéficie d un climat plutôt continental, malgré la relative proximité de la Méditerranée. Les hivers sont majoritairement froids et secs et les étés plus humides, en raison des orages qui se développent sur les reliefs. Les variations d une année à l autre peuvent toutefois s avérer importantes, suivant que les influences continentales, atlantiques ou méditerranéennes sont plus ou moins fortes. De plus, la barrière des Alpes a une influence marquée sur le climat, déterminant une grande variété de climats régionaux, notamment en raison des phénomènes du foehn, ce vent chaud et sec pouvant souffler depuis le Sud comme depuis le Nord (au Sud des Alpes). Association de la Grande Cariçaie 1

2 2.2.2 Climat régional A l abri de la chaîne du Jura qui la protège partiellement des perturbations atlantiques, la Région des Trois Lacs se caractérise par des précipitations relativement modestes en comparaison du reste du Plateau suisse. Le climat régional reste cependant considéré comme frais et relativement humide, avec des précipitations réparties sur l ensemble de l année. En raison des sources d évaporation que représentent les lacs et les grandes plaines alluviales qui les bordent, la Région des Trois Lacs est sensible aux brouillards d automne et d hiver résultant du refroidissement soudain de masses d air particulièrement humides. Bien que moins marquées ces dernières décennies, ces périodes de stratus, plus fréquentes et longues que dans la région lémanique, restent une marque identitaire forte de la Région des Trois Lacs dans l inconscient collectif Climat local A Payerne, station météorologique la plus proche de la rive sud du lac de Neuchâtel, l ensoleillement annuel moyen a été de heures pour la période de référence Cet ensoleillement est particulièrement bas en hiver, avec moins de 50 heures en décembre et en janvier. La température annuelle moyenne est de 8,4 C pour c ette même période, soit 0,9 de moins qu à Neuchâte l sur la rive nord du lac. Les températures mensuelles moyennes sont, relativement à celles du Plateau suisse occidental, particulièrement basses en automne et en hiver en raison du manque d ensoleillement pendant ces saisons. En hiver, ces températures basses, lorsqu elles atteignent pendant plusieurs jours des valeurs inférieures à 10 degrés, permettent la congélation complète des marais et des zones littorales peu profondes de la rive sud du lac de Neuchâtel. Des banquises de plusieurs centaines de mètres de largeur se forment alors à ses extrémités et dans ses baies abritées des courants lacustres. Ce phénomène a été particulièrement fréquent et intense du 15 ème au 17 ème siècle (petit âge glaciaire). Il conduisit à plusieurs reprises à la congélation complète de la surface du lac, comme en témoigne par exemple sa traversée effectuée à pieds par 3 hommes en hiver 1695, de sa rive nord-ouest à sa rive sud à la hauteur de Neuchâtel. Finalement, il n est pas anodin, dans le contexte de l actuelle problématique du réchauffement climatique, de souligner la hausse continuelle de la température annuelle moyenne constatée à Payerne durant la période Les précipitations sont réparties sur toute l année et très variables d une année à l autre en fonction des influences dominantes maritimes ou continentales. Mais les mois d hiver sont en moyenne les plus secs, ce qui souligne l influence continentale dominante à cette saison. Elles sont les plus élevées en été, en raison des orages. La moyenne annuelle des précipitations atteint 850 mm à Payerne, soit 80 mm de moins qu à Neuchâtel, sur la rive nord-ouest du lac de Neuchâtel, proche du Jura. Figure 2.2.3a : Ensoleillement, températures et précipitations moyennes mensuelles à Payerne, période Association de la Grande Cariçaie 2

3 Température annuelle moyenne Température C Figure 2.2.3b : Evolution de la température annuelle moyenne à la station de Payerne - période Somme annuelle des précipitations Précipitations mm Figure 2.2.3b : Evolution de la somme des précipitations annuelles à la station de Payerne - période D après les mesures effectuées durant la période à la station de Châbles (FR), village proche d Estavayer-le-Lac (FR), ce sont les vents soufflant parallèlement à la chaîne du Jura qui dominent largement. La bise (vent du nord-est) est dominante durant le semestre d été (avril-septembre) et le vent du Sud-ouest durant celui d hiver (octobre-mars). 2.3 GEOLOGIE ET GEOMORPHOLOGIE Molasse et calcaire La Région des Trois Lacs chevauche deux domaines géologiques bien distincts. Au Nord-ouest, la région est dominée par la chaîne calcaire du Jura, formée à l ère secondaire en écho à l élévation de la chaîne des Alpes. Au sud, un paysage de plus faible altitude et moins accidenté lui succède, en limite du bassin molassique caractéristique du Plateau suisse. Ce bassin s est formé au Tertiaire, du Paléocène à l Eocène, et résulte de l érosion généralisée du flanc septentrional des Alpes. Les sables cristallins issus de cette érosion et transportés par les cours d eau, se sédimentèrent sur le Plateau, tantôt en eau douce durant l Aquitanien (de l Oligocène au Miocène), tantôt en eau salée durant le Burdigalien (Miocène). Ces deux types de molasse, soit celles de l Aquitanien et du Burdigalien, affleurent en de nombreux points de la Région des Trois Lacs, particulièrement sur la rive sud du lac de Neuchâtel. La ligne de séparation de ces 2 domaines géologiques partage aujourd'hui longitudinalement les lacs de Neuchâtel et de Bienne puis se prolonge dans la plaine de l Aar, opposant géomorphologiquement les rives des deux lacs. Leurs rives nord-ouest sont abruptes et le calcaire qui les constitue, parce qu il se dissout dans l eau, n a pas permis la formation de hauts-fonds lacustres. Leurs rives sud présentent au contraire un profil plus doux, les sables molassiques qui les caractérisent, insolubles parce que cristallins, formant une Association de la Grande Cariçaie 3

4 terrasse littorale de faible pente qui s'enfonce largement sous les eaux des deux lacs. La partie submergée de cette terrasse est appelée «beine» ou «blanc-fond». Elle est particulièrement importante sur la rive sud du lac de Neuchâtel où elle couvre plus de 40 km Périodes glaciaires et post-glaciaires Au début du Quaternaire, il y a plus d un million d années, le climat se refroidit dans l hémisphère Nord, marquant le début d une série de périodes glaciaires qui modèleront finement la Région des Trois Lacs, rabotant les sédim ents molassiques, déposant ça et là moraines, sédiments fluvio-glaciaires et blocs erratiques, traçant les grandes lignes du réseau hydrographique actuel. L avant-dernière période, celle du Riss, est la plus intense. Une calotte glaciaire recouvre alors presque tout l arc alpin, percée par quelques sommets, notamment dans le Jura. Pendant la dernière période glaciaire, celle du Würm qui s achèvera il y a environ 20'000 ans, la Région des Trois Lacs est sous l emprise de l immense glacier du Rhône qui semble s être avancé alors jusqu à Lyon. Figure 2.3.2a : Bloc erratique dit de la «Pierre-du-Mariage» près d Estavayer-le-Lac (FR) A partir de la fin du Würm, le climat se réchauffe et les glaciers reculent. Les cuvettes glaciaires se remplissent d eau pour former les lacs que l on connaît aujourd hui, submergeant des vallées fluvioglaciaires dont les traces topographiques marquent encore le relief du fonds du lac de Neuchâtel. Plus tardivement des strates tourbeuses, résultant de la décomposition annuelle de la matière végétale, se forment et recouvrent les plaines alluviales désormais libérées par les glaces et colonisées par une végétation palustre. Des matériaux grossiers, constitués de sables et de graviers, se déposent dans le voisinage immédiat des rives des lacs, principalement aux embouchures des affluents où ils participent à l'édification de deltas. Associés à la sédimentation des particules fines d'argile en suspension et à la cristallisation des bicarbonates en solution, ces dépôts conduisent au lent comblement des Trois Lacs, amorcé dès leur formation. Association de la Grande Cariçaie 4

5 Figure 2.3.2b : Carte géologique de la Région des trois lacs 2.4 SOLS ET SUBSTRATS Les sols marécageux de la rive sud du lac de Neuchâtel sont dans leur grande majorité des sols hydromorphes engorgés (pseudogley) ou à nappe de fond (gley), minéraux à semi-tourbeux, superficiels à modérément profonds. Les sols les plus tourbeux se situent à l extrémité nord-est de la Rive, au contact du Seeland (Chablais de Cudrefin). Les travaux de Buttler et al. (1995), dans le cadre de l étude des effets de la régulation des lacs subjurassiens sur la végétation et le milieu, ont mis en évidence une zonation des sols en relative adéquation avec la végétation actuelle. Dans les groupements à grands roseaux, les sols sont des gleys réduits à anmoor plus ou moins tourbeux. Dans les groupements à laiches élevées, asséchés en surface périodiquement, les gleys présentent un horizon de surface de type hydromull. La présence de plus en plus occasionnelle de l eau dans les horizons de surface se marque dans les prairies à choin et à molinie, dont les sols sont généralement des gleys oxydés à hydromull. Ce type de sol se retrouve dans les manteaux forestiers et les forêts. 2.5 HYDROGRAPHIE ET HYDROLOGIE Les bassins versant du lac de Neuchâtel Le complexe des «lacs subjurassiens» appartient au bassin versant de l Aar, principal bassin versant de Suisse avec ses km 2. Ce complexe joue un rôle central de régulateur des eaux au sein de ce bassin versant et le lac de Neuchâtel, avec une superficie de 215 km 2 (le plus grand des lacs aux eaux entièrement suisses), en est un maillon essentiel. Le strict bassin versant du lac de Neuchâtel couvre environ km 2, à cheval sur les cantons de Vaud, de Neuchâtel, de Fribourg et de Berne. Il est alimenté à la fois par des eaux d origine jurassienne sur sa rive nord et alpienne sur sa rive sud. En tête de lac, la Thielle mélange des eaux des 2 origines. Sur la rive nord du lac, l Arnon, l Areuse et le Seyon sont ses principaux affluents jurassiens. Sur la rive sud du lac, la Menthue et le Canal de la Broye sont ses principaux affluents alpiens, ce canal fonctionnant, plus en amont, comme exutoire des eaux du lac de Morat. La vidange de l entier du bassin versant du lac de Neuchâtel se Association de la Grande Cariçaie 5

6 fait par le Canal de la Thielle, à l extrémité nord-est du lac, ce canal déversant ensuite ses eaux dans le lac de Bienne. Lac de Bienne L'Aar Canal de la Broye Lac de Morat Figure 2.5.1a : A gauche : Les bassins versant de l Aar (bleu clair) et du lac de Neuchâtel (bleu foncé) A droite : Le lac de Neuchâtel, ses affluents, ses effluents et, en brun, les 3 plaines alluviales de l Orbe, de la Broye et du Seeland Lac de Neuchâtel Superficie km 2 Altitude moyenne m Longueur maximale 38.3 km Largeur maximale 5.7 km Profondeur maximale 153 m Volume 13.8 km 3 Séjour moyen de l eau 8.2 ans Affluents Bassin versant (km 2 ) Débit moyen (m 3 /s) L Arnon L Areuse Le Seyon La Menthue La Broye La Thièle (L Orbe) Canal de la Thielle 51.1 Tableau 2.5.1b : Quelques caractéristiques du lac de Neuchâtel (à gauche) et de ses principaux affluents (à droite) (Selon Sollberger 1974 et données OFEV 2012) Nécessité de la régulation des eaux des 3 lacs subjurassiens L évolution de la Région des Trois Lacs et de ses surfaces marécageuses a été, et est toujours, liée à celle de son réseau hydrologique, plus particulièrement à celle du niveau d eau de ses lacs. Soumis aux caprices de l Aar, les lacs de Neuchâtel, Morat et Bienne ont connu par le passé des niveaux d eau bien différents que ceux qui sont les leurs aujourd hui. Le comblement alluvionnaire progressif de la plaine de l Aar, entamé dès la fin de la dernière période glaciaire en aval des 3 lacs, a rendu l écoulement de cette rivière vers le Nord-est, ainsi que la vidange du bassin des 3 lacs, de plus en plus difficile. Déviée par ses propres alluvions, l Aar prit ainsi plusieurs fois, bien avant l ère chrétienne, la direction du Nord-ouest, se jetant alors directement dans le lac de Neuchâtel et inondant les plaines alluviales de la région. Ces inondations menaçantes devinrent plus fréquentes dès le 14 ème siècle et motivèrent durant les 18 ème et 19 ème siècles de nombreux levés de terrain et projets de correction pour la plupart abandonnés. Association de la Grande Cariçaie 6

7 Figure : Evolution du niveau du lac de Neuchâtel (selon Lüdi 1935) La première Correction des eaux du Jura (1 ère CEJ) ( ) A la suite des inondations catastrophiques de 1865, qui firent de Nidau et du Landeron des îles, les 5 cantons riverains des 3 lacs (Vaud, Fribourg, Berne, Neuchâtel et Soleure) procédèrent aux travaux dits de la 1 ère Correction des eaux du Jura ( ), soit : à l excavation d un canal Nidau Büren (1868), ainsi qu à la construction d un système de régulation des eaux à Nidau Port qui sera reconstruit entre 1936 et 1939 ; début 1874, au détournement de l Aar dans le lac de Bienne par l ouverture du canal entre Aarberg et Hagneck ; en 1875, à la correction simultanée du cours inférieur de la Broye entre les lacs de Neuchâtel et Morat, comprenant trois sections à excaver et des dragages, suivie de celle du cours supérieur de la Thielle entre les lacs de Neuchâtel et Bienne ; à la canalisation des rivières en amont des lacs (Thièle, Menthue, Broye). L idée maîtresse de ces travaux était donc, en jetant les eaux et les alluvions de l Aar directement dans le lac de Bienne par le canal de Hagneck, de donner artificiellement à ce lac le rôle que jouait naturellement la plaine de l Aar, soit celui de déversoir de crues. L ensemble des travaux fut achevé en 1891 entraînant, sitôt la dérivation de l Aar dans le lac de Bienne achevée, une baisse des niveaux des eaux des trois lacs d environ 3 m et une réponse aux crues beaucoup moins subite. Cependant, les variations entre les niveaux de crue et d étiage des 3 lacs restèrent toujours aussi importantes. Association de la Grande Cariçaie 7

8 Figure 2.5.3a/b : Changements du réseau hydrographique de la Région des Trois lacs après les travaux de la 1 ère Correction des eaux du Jura ( ) La deuxième Correction des eaux du Jura (2 ème CEJ) ( ) La nécessité d une seconde correction s est fait sentir très tôt. L abaissement des nappes phréatiques généré par la 1 ère correction provoqua d importants tassements des sols tourbeux du Seeland, entraînant à nouveau plusieurs inondations dès la fin du 19 ème siècle. En 1940, des tassements allant jusqu à 1.5 m, étaient relevés. Les inondations spectaculaires de 1944 furent décisives, scellant la volonté d une 2 ème correction des eaux du Jura. En 1954, l association inter-cantonale pour la 2 ème Correction des eaux du Jura est fondée. Par concordat, les cantons s entendent sur la préparation et l exécution d un nouveau projet subventionné pour moitié par la Confédération. Celui-ci conduira : en 1961, à l abaissement de l écluse de Nidau Port ; en 1962, à l abaissement de 2.3 m du canal de la Broye sur une longueur de 9 km et à l élargissement de son gabarit à 60 m, permettant ainsi de quadrupler son débit; en 1963, à l approfondissement de 5 m du canal de Nidau Büren ; en 1965, aux travaux de consolidation des rives entre Büren et Soleure et aux travaux d approfondissement de 2.3 m et d élargissement à 84 m des 8.5 km du canal de la Thielle ; à la consolidation locale des rives et à la construction de nombreux nouveaux ponts ; le 23 août 1973, à l adoption d un nouveau concordat par les 5 cantons pour l entretien des ouvrages. Association de la Grande Cariçaie 8

9 Figure 2.5.4a : Inondations de la plaine de l Aar, en amont de Soleure en 1944 Un méandre de l Aar est à peine visible Les objectifs de la seconde correction étaient de diminuer la cote des hautes eaux d au moins 1 m et ainsi d abaisser l'écart entre étiages et crues à des valeurs situées entre 1.3 et 1.6 m. Entre la 1 ère et la 2 ème correction, les débits à Nidau Port ont passé d environ 300 m 3 /sec à 630 m 3 /sec pour un niveau du lac de 429 m et de 550 m 3 /sec à 900 m 3 /sec pour un niveau du lac m. C est donc un quasi doublement des possibilités d écoulement qui a été obtenu. L ensemble du système de régulation repose donc aujourd hui sur le volume d eau qu on libère à l écluse de Nidau Port en fonction de la cote atteinte dans le lac de Bienne. Figure 2.5.4b : A gauche : variations du niveau des eaux du lac de Neuchâtel de la première Correction des eaux du Jura à nos jours, à droite : variations annuelles du niveau des eaux du lac de Neuchâtel Avant 1 ère CEJ ( ) Entre 1 ère et 2 ème CEJ ( ) Après 2 ème CEJ ( ) Moyenne m m m Ecart-Type 0.43 m 0.44 m 0.21 m Minimum m (18 au ) m (9 au ) m (4 au ) Maximum m (1 au ) m (12 au ) m (13 au ) Différence Max-Min 2.18 m 3 m 1.51 m Tableau 2.5.4c : Quelques données statistiques remarquables concernant le niveau des eaux du lac de Neuchâtel Les 2 corrections des eaux du Jura ont eu un fort impact paysager sur la Région des Trois Lacs. L abaissement du niveau des eaux de ces lacs d environ 3 mètres (1 ère correction) permit l assèchement Association de la Grande Cariçaie 9

10 d importantes surfaces marécageuses et leur conversion en surfaces agricoles intensivement cultivées, stabilisées ensuite par la suppression des crues des lacs (2 ème correction). La 1 ère Correction des eaux du Jura entraîna aussi l émergence d une partie des hauts-fonds des 3 lacs, particulièrement sur la rive sud du lac de Neuchâtel. Ces surfaces émergées, rapidement colonisée par une végétation palustre, peuvent être vues aujourd hui comme des compensations naturelles à la disparition des surfaces marécageuses qu entraîna cette correction. Figure 2.5.4d : A gauche : surfaces marécageuses de la Région des Trois Lacs avant les 2 corrections des eaux du Jura (d après cartes Siegfried 1848), à droite : surfaces marécageuses de la Région des Trois Lacs après les 2 corrections des eaux du Jura Le niveau des trois lacs est aujourd hui régulé de manière très précise, dans le but de suivre des courbes prédéfinies (règlement de régulation) et de limiter au strict minimum les écarts par rapport à ces courbes. Ces dernières années, la mise en place d un système de régulation sur prévisions a permis de réduire encore les écarts. Se fondant sur une prévision météorologique à cinq jours, l Office fédéral de l environnement (OFEV) établit quotidiennement une prévision des débits dans le bassin versant des grands cours d eau. Ce faisant, il calcule aussi le volume d eau que l Aar déversera dans le lac de Bienne. Si ces calculs annoncent une montée excessive du lac, on augmente le débit au barrage de Port afin d abaisser momentanément et à titre préventif le niveau du lac de Bienne (et donc aussi des lacs de Neuchâtel et de Morat). Si l événement pronostiqué se produit, l abaissement préventif permet aux lacs du pied du Jura d absorber un volume d eau bien plus grand. Si aucune crue ne survient, on repasse à la régulation normale après quelques jours. Ces processus de régulation des niveaux des lacs ont naturellement une forte influence sur la faune et la flore des milieux riverains. Association de la Grande Cariçaie 10